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第1章 预备知识1

1.1 故障分类1

1.2 冗余类型3

1.3 容错的基本度量4

1.3.1 传统度量4

1.3.2 网络度量6

1.4 本书要点7

1.5 补充读物8

参考文献9

第2章 硬件容错10

2.1 硬件故障率10

2.2 故障率、可靠性和平均故障时间11

2.3 典型的和弹性的结构13

2.3.1 串行和并行系统13

2.3.2 非串行/非并行系统15

2.3.3 M-of-N系统17

2.3.4 表决器19

2.3.5 关于N模块冗余的变异20

2.3.6 双工系统23

2.4 其他可靠性评价技术26

2.4.1 泊松过程26

2.4.2 马尔科夫模型28

2.5 处理器级容错技术31

2.5.1 看门狗处理器32

2.5.2 多线程同步容错34

2.6 拜占庭式故障35

2.6.1 具有消息认证的拜占庭协议39

2.7 补充读物40

2.8 习题41

参考文献44

第3章 信息冗余47

3.1 编码47

3.1.1 奇偶校验码49

3.1.2 校验和55

3.1.3 M-of-N编码55

3.1.4 伯格码57

3.1.5 循环码57

3.1.6 算术码63

3.2 弹性磁盘系统66

3.2.1 1级RAID66

3.2.2 2级RAID68

3.2.3 3级RAID68

3.2.4 4级RAID70

3.2.5 5级RAID70

3.2.6 关联错误建模71

3.3 数据复制74

3.3.1 表决：无等级组织75

3.3.2 表决：等级化组织79

3.3.3 主要备份方法81

3.4 基于算法的容错83

3.5 补充读物84

3.6 习题85

参考文献88

第4章 容错网络91

4.1 恢复能力测量91

4.1.1 基于图论的测量92

4.1.2 计算机网络测量92

4.2 普通网络拓扑及其恢复能力93

4.2.1 多级和附加级网络93

4.2.2 交叉开关网98

4.2.3 长方网格和空隙网格100

4.2.4 超立方体网络102

4.2.5 立方体连接循环网络105

4.2.6 循环网络106

4.2.7 点对点网络108

4.3 容错路由110

4.3.1 超立方体容错路由111

4.3.2 网格中基于源的路由113

4.4 补充读物115

4.5 习题116

参考文献118

第5章 软件容错121

5.1 接受测试121

5.2 单一版本容错123

5.2.1 封装器123

5.2.2 软件复位124

5.2.3 数据差异127

5.2.4 软件在硬件容错系统上的应用129

5.3 N版本编程131

5.3.1 一致比较问题131

5.3.2 版本独立性133

5.4 恢复块方法137

5.4.1 基本原理137

5.4.2 成功概率计算138

5.4.3 分布式恢复块140

5.5 先决条件、后决条件和论断140

5.6 异常处理141

5.6.1 异常处理器的要求141

5.6.2 异常和异常处理的基础142

5.6.3 语言支持144

5.7 软件可靠性模型144

5.7.1 杰林斯基-莫兰达模型145

5.7.2 利特尔伍德-弗罗尔模型145

5.7.3 穆萨-奥本模型146

5.7.4 模型选择和参数估计147

5.8 远程调用容错148

5.8.1 主-备方法148

5.8.2 马戏方法148

5.9 补充读物150

5.10 习题151

参考文献152

第6章 校验点156

6.1 校验点简介157

6.1.1 校验点的重要性159

6.2 校验点级别159

6.3 最佳校验点——分析模型160

6.3.1 校验点之间的时间间隔——一阶近似161

6.3.2 优化校验点布局162

6.3.3 校验点间隔时间——一个更精确的模型163

6.3.4 降低开销164

6.3.5 降低延迟165

6.4 错误恢复缓存辅助回滚法165

6.5 分布式系统中的校验点166

6.5.1 骨牌效应和活锁168

6.5.2 协调式校验点算法169

6.5.3 基于时间的同步171

6.5.4 无盘校验点172

6.5.5 消息日志记录173

6.6 存储器共享系统的校验点176

6.6.1 基于总线的一致性协议176

6.6.2 基于目录协议177

6.7 实时系统中的校验点178

6.8 校验点的其他应用180

6.9 补充读物181

6.10 习题181

参考文献183

第7章 案例研究186

7.1 不间断系统186

7.1.1 体系结构186

7.1.2 维护和维修帮助189

7.1.3 软件189

7.1.4 不间断结构的修正190

7.2 Stratus系统192

7.3 卡西尼命令和数据子系统193

7.4 IBM G5195

7.5 IBM Sysples197

7.6 Itanium处理器198

7.7 补充读物200

参考文献201

第8章 超大规模集成电路缺陷容错203

8.1 制造缺陷与电路故障203

8.2 故障概率和临界区204

8.3 基本成品率模型206

8.3.1 泊松和混合泊松成品率模型207

8.3.2 简单成品率模型的变化208

8.4 通过冗余提高成品率210

8.4.1 具有冗余性的集成电路成品率预测210

8.4.2 具有冗余性的存储器阵列213

8.4.3 具有冗余性的逻辑集成电路219

8.4.4 修改平面布局图221

8.5 补充读物224

8.6 习题225

参考文献227

第9章 密码系统中的故障检测231

9.1 密码综述231

9.1.1 对称密钥密码231

9.1.2 公钥密码239

9.2 通过植入错误进行安全攻击240

9.2.1 对称密钥密码的故障攻击241

9.2.2 公钥（非对称的）密码的差错攻击241

9.3 对策242

9.3.1 空间域和时间域复制242

9.3.2 错误检测码243

9.3.3 这些对策是否充分246

9.3.4 最后的说明248

9.4 补充读物248

9.5 习题249

参考文献249

第10章 模拟仿真技术252

10.1 写一个模拟程序252

10.2 参数估计254

10.2.1 点对比区间估计255

10.2.2 矩方法255

10.2.3 最大似然法257

10.2.4 参数估计的贝叶斯法259

10.2.5 置信区间261

10.3 方差缩减法263

10.3.1 对偶变量264

10.3.2 利用控制变量265

10.3.3 分层取样266

10.3.4 重点采样267

10.4 随机数生成274

10.4.1 均匀分布随机数发生器274

10.4.2 测试均匀随机数发生器277

10.4.3 生成其他分布280

10.5 故障注入284

10.5.1 故障注入技术类型284

10.5.2 故障注入应用和工具286

10.6 补充读物286

10.7 习题287

参考文献290